CN113914816A - 一种不起管柱的带压堵漏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种不起管柱的带压堵漏方法，包括以下步骤：S1：根据漏失点的当量过流通道面积确定所述漏失点的最大间隙；S2：根据所述漏失点的最大间隙确定堵漏颗粒的粒径，根据所述漏失点的位置确定所述堵漏颗粒的密度；S3：根据步骤S2中确定的所述堵漏颗粒的粒径与密度选取对应的堵漏颗粒制备堵漏剂；S4：将所述堵漏剂注入所述漏失点进行带压堵漏。本发明堵漏时突破原有非常繁杂的起出管柱工艺来修补或者更换的方法，选取合适的堵漏颗粒，堵漏颗粒由于液体泄漏流动原因，随着渗漏液体运移进入通道堵漏，形成桥堵，从而实现采用油气井原来的管柱进行堵漏，原管柱任然在井内，堵漏完成后继续生产的不起管柱的堵漏方法。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采工程技术领域，具体涉及一种油气开采工程中堵漏技术相关的不起管柱的带压堵漏方法。
背景技术
伴随石油天然气井开采时间的延长,国内石油天然气井环空带压日益严重。在塔里木、川渝、大庆庆深、吉林长深、元坝、普光六大油气区均出现了石油天然气井环空带压,其中以塔里木气区和川渝地区的环空带压尤为突出。
油气井环空带压形成的原因主要有套管和油管密封失效、固井封固质量差、固井后封固系统完整性遭到破环、封隔器失效等造成的环空出现漏失点。环空带压的预防和治理是一个复杂的过程，开发过程中的任何一项施工都可能造成环空带压隐患。有的工艺在施工初期可能达到了开采要求，但随着后续各种作业的影响或开采时间的延长，环空带压现象开始出现并逐渐严重。国外美国矿产部统计，美国外大陆架区域有8000多口井存在一个或多个环空同时带压，并且约50％发生在A环空，10％发生在B环空，30％发生在C、D环空。据墨西哥湾OCS地区的统计，开采15年以上的井有一半环空带压，墨西哥湾的OCS地区，每口井补救费用高达100多万美元。特别是含H2S井需要处于100％的安全管控之下，环空泄漏后，有毒气体带压滑脱上升，将逐步损伤油层套管，持续时间越长损害越大，含硫油气井油层套管和井口装置破坏后将产生不是金钱能预估的安全隐患。
而当前常规治理环空泄漏带压的方法要把具有泄漏的管柱回收到地面后进行修补或者更换才下入井内继续生产，这种技术虽然可以完全杜绝环空泄漏但花费较大人力财力成本，实践证明在起管柱和二次完井开采过程中会产生不可预估的事故和安全隐患，所以国内外油气田非常反感和摒弃这种处理方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带压堵漏方法，其解决了现有环空泄漏时带压处理方法必须要起管柱，耗费人力物力财力，导致成本增加以及增加安全隐患的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供的方案是：一种不起管柱的带压堵漏方法，包括以下步骤：
S1：根据漏失点的当量过流通道面积确定所述漏失点的最大间隙；
S2：根据所述漏失点的最大间隙确定堵漏颗粒的粒径，根据所述漏失点的位置确定所述堵漏颗粒的密度；
S3：根据步骤S2中确定的所述堵漏颗粒的粒径与密度选取对应的堵漏颗粒制备堵漏剂；
S4：将所述堵漏剂注入所述漏失点进行带压堵漏。
进一步地，所述堵漏剂的量对应环空空余段的容积，所述堵漏剂为所述堵漏颗粒混合携带液制得，所述携带液为胍胶液。
进一步地，所述步骤S1中，根据井深、环空保护液的液体密度以及所述漏失点的漏失流量确定所述漏失点的当量过流通道面积。
进一步地，所述堵漏颗粒为遇油气膨胀材料制得。
进一步地，所述步骤S2中，所述堵漏颗粒包括第一颗粒、第二颗粒、第三颗粒以及第四颗粒，所述第一颗粒、第二颗粒、第三颗粒、第四颗粒的粒径比为1:0.4:0.1:0.05，所述第一颗粒的粒径为所述漏失点的最大间隙的1/2～1/3。
进一步地，所述步骤S3中，所述堵漏颗粒总量的浓度范围为10％～30％。
进一步地，所述步骤S4中，当漏失点的漏失速度大于20L/h，则将堵漏剂挤注入漏失点进行带压堵漏。
进一步地，所述步骤S2中，当漏失点的漏失速度小于20L/h，且漏失点的位置位于中下部时，选取的堵漏颗粒的密度＞环空保护液的密度。
进一步地，所述步骤S2中，当漏失点的漏失速度小于20L/h，且漏失点的位置位于中上部时，选取的堵漏颗粒的密度≤环空保护液的密度。
进一步地，控制所述堵漏颗粒在环空保护液中的沉降速度为10m/h。
本发明所提供的一种不起管柱的带压堵漏方法，堵漏时突破原有非常繁杂的起出管柱工艺来修补或者更换的方法，选取合适的堵漏颗粒，堵漏颗粒由于液体泄漏流动原因，随着渗漏液体运移进入通道堵漏，形成桥堵，从而实现采用油气井原来的管柱进行堵漏，原管柱任然在井内，堵漏完成后继续生产的不起管柱的堵漏方法；同时因为选取了合适的堵漏颗粒，能够到达指定泄漏位置形成良好的堵漏效果。
附图说明
图1为本发明实施例中暂堵颗粒的结构示意图。
其中，1，第一颗粒；2，第二颗粒；3，第三颗粒，4，第四颗粒。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施。下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或实施例。为简化公开内容，下面描述了各特征存在的一个或多个排列的具体实施例，但所举实施例不作为对本发明的限定。
为了解决环空带压后需要把管柱回收到地面进行修补或者更换才下入井内继续生产而带来的人力财力的花费和在起管柱产生不可预估的事故和安全隐患等一系列问题，本申请提出了一种不起管柱的带压堵漏方法，具体地，其包括以下步骤：
实施例一
发现管柱出现泄漏情况后，根据动态液面声波监测仪测得环空漏失点相应的漏失速度，当漏失点的漏失速度大于20L/h：
S0：发现管柱出现泄漏情况后，提前(确定堵漏施工前15～30天)用超声波检测仪检测环空液面高度，在堵漏施工当天再次测量环空液面位置，从而通过两次液面数据计算环空保护液的漏失速度，并根据最后一次液面数据计算环空空余段容积，则该环空空余段的容积则对应应添加的堵漏剂的容积，根据此准确预算堵漏剂的配置量。
S1：确定漏失点的大小：根据井深、压差、环空保护液的液体密度以及所述漏失点的漏失速度、漏失流量计算出所述漏失点的当量过流通道面积，
具体地，P为压差，根据漏失点处井深的液柱压力得出，测出环空保护液的液体密度，通过P＝1/2ρv^2计算出所述漏失点的液体的漏失速度v，将漏失点假定为均匀圆孔形通道，漏失流量则等于漏失速度v乘以单位时间乘以圆孔底面积，测出漏失点的漏失流量，则可得到圆孔底面积，也即漏失点的当量过流通道面积。
根据漏失点的当量过流通道面积(圆面积)确定所述漏失点的最大间隙(圆直径)。
S2：根据所述漏失点的最大间隙确定堵漏颗粒的粒径，根据所述漏失点的位置确定所述堵漏颗粒的密度，所述堵漏颗粒为遇油气膨胀材料制得，本实施例中，选取改性聚环氧丙烷材料作为堵漏颗粒材料。
在一个可实行的实施例中，参见图1，所述堵漏颗粒包括第一颗粒1、第二颗粒2、第三颗粒3以及第四颗粒4，所述第一颗粒1、第二颗粒2、第三颗粒3、第四颗粒4在堵漏剂中各颗粒的的粒径比值为1:0.4:0.1:0.05。所述第一颗粒的粒径为所述漏失点的最大间隙直径的1/2。
以上步骤为选择颗粒粒径大小的方式，采用行业成熟的架桥理论和充填理论，采用单一颗粒不能达到理想充填，须采用多组分复配的方式，选取粒径为漏失点的最大间隙1/2～1/3的大颗粒(第一颗粒1)架桥，复配4种不同粒径的颗粒(第二颗粒2、第三颗粒3、第四颗粒4)进行充填，根据最大间隙确定第一颗粒的粒径，根据第一颗粒1的粒径选取其余堵漏颗粒(第二颗粒2、第三颗粒3、第四颗粒4)的粒径，由此确定所有堵漏颗粒的粒径。
选取好所有堵漏颗粒的粒径后，即可根据实际漏失速度确定堵漏颗粒的密度，以便其在环空保护液中能够更好地与漏失点接触，从而起到优秀的堵漏效果。
具体地，漏失点的漏失速度大于20L/h，因其漏量较大，可直接挤注，为保证堵漏效果，应控制所述堵漏颗粒的密度选配范围为1.0～1.3g/cm3，以便其在环空保护液中的沉降速度为10m/h，具体地，取井的小样环空保护液，根据环空保护液的切力值，计算附加密度，同时200目以上药剂需要考虑到表面张力，在密度选定上稍做附加，做到与200目以下颗粒沉降的整体性，在实验室中进行测量性能参数和做沉降模拟实验，取出最佳值。
S3：根据步骤S2中确定的所述堵漏颗粒的粒径与密度选取对应的堵漏颗粒制备堵漏剂，也即所述堵漏剂为根据实际情况选择的堵漏颗粒混合携带液制得，所述携带液为质量分数为0.1％的胍胶液。
具体地，根据理想充填理论d90规则在累计体积％～d1/2坐标图上，选择第一颗粒、第二颗粒、第三颗粒、第四颗粒的混合比例为20％：30％：30％：20％,依照标准SY/T 5840—2007桥接堵漏方法在室内模拟实验，采用高温高压动静态堵漏仪器评价堵漏效果，确定各颗粒最优配比，同时根据所述堵漏颗粒总量的浓度范围为10％～30％以及步骤1中预算的堵漏剂的容积配置量确认携带液的重量，其中堵漏颗粒总量的浓度范围为10％～30％意为：所有不同堵漏颗粒的总量加到1方携带液体里的质量分数为10％～30％。堵漏颗粒总量的浓度越大，沉降的堵漏剂段长越长，漏点接触堵堵漏剂的时间就越长，机会越大，封堵成功可能性就越高。本实施例中不同堵漏颗粒的总量加到1方携带液体里的质量分数为10％。
S4：将所述堵漏剂注入所述漏失点进行带压堵漏。具体地，因漏失点的漏失速度大于20L/h，则将堵漏剂挤注入漏失点，也即采用压裂车直接泵注堵漏剂至原井内的套管四通内进行带压堵漏，堵漏剂随着漏失液体的运移进入漏失通道，形成桥堵，并遇油气膨胀后形成结实封堵。
根据本方法配置的堵漏剂，不会因堵漏颗粒自身在套管通过弯角处堵塞从而导致无法到达漏点位置，能够起到很好的堵漏效果，同时堵漏时突破原有非常繁杂的起出管柱工艺来修补或者更换，本申请所述堵漏材料由于液体泄漏流动原因，随着渗漏液体运移进入通道堵漏，形成桥堵，并遇油气膨胀后形成结实封堵，所以可以不起管柱。
实施例二
发现管柱出现泄漏情况后，根据动态液面声波监测仪测得环空漏失点相应的漏失速度，当漏失点的漏失速度小于20L/h：
S0：发现管柱出现泄漏情况后，提前(确定堵漏施工前15～30天)用超声波检测仪检测环空液面高度，在堵漏施工当天再次测量环空液面位置，从而通过两次液面数据计算环空保护液的漏失速度，并根据最后一次液面数据计算环空空余段容积，则该环空空余段的容积则对应应添加的堵漏剂的容积，根据此准确预算堵漏剂的配置量。
S1：确定漏失点的大小：根据井深、压差、环空保护液的液体密度以及所述漏失点的漏失速度、漏失流量计算出所述漏失点的当量过流通道面积，
具体地，P为压差，根据漏失点处井深的液柱压力得出，测出环空保护液的液体密度，通过P＝1/2ρv^2计算出所述漏失点的液体的漏失速度v，将漏失点假定为均匀圆孔形通道，漏失流量则等于漏失速度v乘以单位时间乘以圆孔底面积，测出漏失点的漏失流量，则可得到圆孔底面积，也即漏失点的当量过流通道面积。
根据漏失点的当量过流通道面积(圆面积)确定所述漏失点的最大间隙(圆直径)。
S2：根据所述漏失点的最大间隙确定堵漏颗粒的粒径，根据所述漏失点的位置确定所述堵漏颗粒的密度，所述堵漏颗粒为遇油气膨胀材料制得，本实施例中，选取改性聚环氧丙烷材料作为堵漏颗粒材料。
在一个可实行的实施例中，参见图1，所述堵漏颗粒包括第一颗粒1、第二颗粒2、第三颗粒3以及第四颗粒4，所述第一颗粒1、第二颗粒2、第三颗粒3、第四颗粒4在堵漏剂中各颗粒的的粒径比值为1:0.4:0.1:0.05。所述第一颗粒的粒径为所述漏失点的最大间隙直径的1/3。
以上步骤为选择颗粒粒径大小的方式，采用行业成熟的架桥理论和充填理论，采用单一颗粒不能达到理想充填，须采用多组分复配的方式，选取粒径为漏失点的最大间隙1/2～1/3的大颗粒(第一颗粒1)架桥，复配4种不同粒径的颗粒(第二颗粒2、第三颗粒3、第四颗粒4)进行充填，根据最大间隙确定第一颗粒的粒径，根据第一颗粒1的粒径选取其余堵漏颗粒(第二颗粒2、第三颗粒3、第四颗粒4)的粒径，由此确定所有堵漏颗粒的粒径。
选取好所有堵漏颗粒的粒径后，即可根据实际漏失速度以及漏失点位置确定堵漏颗粒的密度，漏点低，液面高，需要颗粒自由沉降；漏点离井口近，那么颗粒可以悬浮于环空保护液中跟随液体漏失进行堵漏，不能沉降，否则很快掉过漏点位置。
具体地，漏失点的漏失速度小于20L/h，且漏失点的位置位于中下部时，此时无法进行挤注，故选取的堵漏颗粒的密度＞环空保护液的密度，如此选取的堵漏颗粒在注入环空保护液后可自由沉降，到达中下部的漏失点，随着漏失液体的运移进入漏失通道，形成桥堵，并遇油气后形成结实封堵；
漏失点的漏失速度小于20L/h，且漏失点的位置位于中上部时，此时无法进行挤注，故选取的堵漏颗粒的密度≤环空保护液的密度，如此选取的堵漏颗粒在注入环空保护液后其处于悬浮状态，不沉降到底部，随着漏失液体的运移进入漏失通道，形成桥堵，并遇油气膨胀后形成结实封堵。
为保证堵漏效果，应控制所述堵漏颗粒在环空保护液中的沉降速度为10m/h，具体地，取井的小样环空保护液，根据环空保护液的切力值，计算附加密度，同时200目以上药剂需要考虑到表面张力，在密度选定上稍做附加，做到与200目以下颗粒沉降的整体性，在实验室中进行测量性能参数和做沉降模拟实验，取出最佳值。
将实验室计算的最佳值与在先选取的堵漏颗粒的密度进行综合评估，最终确定实际选取的堵漏颗粒的密度。
S3：根据步骤S2中确定的所述堵漏颗粒的粒径与实际选取的密度选取对应的堵漏颗粒制备堵漏剂，也即所述堵漏剂为根据实际情况选择的堵漏颗粒混合携带液制得，所述携带液为质量分数为0.1％的胍胶液。
具体地，根据理想充填理论d90规则在累计体积％～d1/2坐标图上，选择第一颗粒、第二颗粒、第三颗粒、第四颗粒的混合比例为20％：30％：30％：20％,依照标准SY/T 5840—2007桥接堵漏方法在室内模拟实验，采用高温高压动静态堵漏仪器评价堵漏效果，确定各颗粒最优配比，同时根据所述堵漏颗粒总量的浓度范围为10％～30％以及步骤1中预算的堵漏剂的容积配置量确认携带液的重量，其中堵漏颗粒总量的浓度范围为10％～30％意为：所有不同堵漏颗粒的总量加到1方携带液体里的质量分数为10％～30％。堵漏颗粒总量的浓度越大，沉降的堵漏剂段长越长，漏点接触堵堵漏剂的时间就越长，机会越大，封堵成功可能性就越高。不同堵漏颗粒的总量加到1方携带液体里的质量分数为30％
S4：将所述堵漏剂注入所述漏失点进行带压堵漏。具体地，因漏失点的漏失速度大于20L/h，则将堵漏剂滴注入漏失点，也即采用压裂车泵注将堵漏剂滴入原井内的套管四通进入环空内进行带压堵漏，堵漏剂随着漏失液体的运移进入漏失通道，形成桥堵，并遇油气膨胀后形成结实封堵。
根据本方法配置的堵漏剂，不会因堵漏颗粒自身在套管通过弯角处堵塞从而导致无法到达漏点位置，能够起到很好的堵漏效果，同时堵漏时突破原有非常繁杂的起出管柱工艺来修补或者更换，本申请所述堵漏材料由于液体泄漏流动原因，随着渗漏液体运移进入通道堵漏，形成桥堵，并遇油气膨胀后形成结实封堵，所以可以不起管柱。
下文针对实施例一或二的S4步骤，现场泵注堵漏剂进行详细阐述：
第一种情况：套压小于10MPa
将套压泄至0，排量0.1m3/min泵注堵漏剂，泵注压力达到10MPa时，停泵2h，进行放喷点火，压力放至0。重复此动作至放喷出口无气体显示，则完成施工。施工完成后，堵漏剂沉降期间，由于漏点位置气液置换，气体滑脱上升，套压升高至限压值，则缓慢放压点火，确保堵漏颗粒桥堵后进一步膨胀，形成结实封堵，所以维持油套与油管正压差5MPa以上，确保堵漏颗粒不返吐。堵漏颗粒到到漏点堵住漏点后，由于正压差作用和膨胀挤压作用，漏点被封堵，颗粒被固定，套压恢复正常，后续正常生产。
第二种情况：套压高于10MPa
加注前先将套压缓慢泄至10MPa，排量0.1m3/min泵注堵漏剂，泵注压力达到20MPa时，停泵2h，进行放喷点火，缓慢将套压泄压至10MPa停止放喷。重复此动作至放喷出口无气体显示，则完成施工。施工完成后，堵漏剂沉降期间，由于漏点位置气液置换，气体滑脱上升，套压升高至限压值，则缓慢放压点火，确保堵漏颗粒桥堵后进一步膨胀，形成结实封堵，所以维持油套与油管正压差5MPa以上，确保堵漏颗粒不返吐。堵漏颗粒到到漏点堵住漏点后，由于正压差作用和膨胀挤压作用，漏点被封堵，颗粒被固定，套压恢复正常，后续正常生产。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据漏失点的当量过流通道面积确定所述漏失点的最大间隙；
S2：根据所述漏失点的最大间隙确定堵漏颗粒的粒径，根据所述漏失点的位置确定所述堵漏颗粒的密度；
S3：根据步骤S2中确定的所述堵漏颗粒的粒径与密度选取对应的堵漏颗粒制备堵漏剂；
S4：将所述堵漏剂注入所述漏失点进行带压堵漏。
2.如权利要求1所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述堵漏剂的量对应环空空余段的容积，所述堵漏剂为所述堵漏颗粒混合携带液制得，所述携带液为胍胶液。
3.如权利要求1所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述步骤S1中，根据井深、环空保护液的液体密度以及所述漏失点的漏失流量确定所述漏失点的当量过流通道面积。
4.如权利要求1所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述堵漏颗粒为遇油气膨胀材料制得。
5.如权利要求4所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述步骤S2中，所述堵漏颗粒包括第一颗粒、第二颗粒、第三颗粒以及第四颗粒，所述第一颗粒、第二颗粒、第三颗粒、第四颗粒的粒径比为1:0.4:0.1:0.05，所述第一颗粒的粒径为所述漏失点的最大间隙的1/2～1/3。
6.如权利要求5所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述步骤S3中，所述堵漏颗粒总量的浓度范围为10％～30％。
7.如权利要求6所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述步骤S4中，当漏失点的漏失速度大于20L/h，则将堵漏剂挤注入漏失点进行带压堵漏。
8.如权利要求6所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述步骤S2中，当漏失点的漏失速度小于20L/h，且漏失点的位置位于中下部时，选取的堵漏颗粒的密度＞环空保护液的密度。
9.如权利要求6所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
所述步骤S2中，当漏失点的漏失速度小于20L/h，且漏失点的位置位于中上部时，选取的堵漏颗粒的密度≤环空保护液的密度。
10.如权利要求7～9任一所述的一种不起管柱的带压堵漏方法，其特征在于，
控制所述堵漏颗粒在环空保护液中的沉降速度为10m/h。
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